《java数据结构》--详解Map和Set

概念

Map和set是一种专门用来进行搜索的容器或者数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。在之前我们常见的搜索方式一般有两种：

一种是直接遍历，这种方法的时间复杂度为O(N)，如果元素比较多的话效率会十分低下
另一种是二分查找，时间复杂度为O(logN)，但是有局限性必须是有序的

这两种排序一般用在静态查找，在查找时一般不会进行插入和删除，但现实中我们需要的往往是动态查找，即在查找时会进行一些插入和删除操作。这时就要用到map和set了，这两个是一种适合动态查找的集合容器。

模型

在聊map和set之前我们要先聊一聊key模型和value模型，一般把搜索的数据称为关键字（Key），和关键字对应的称为值（Value），将其称之为Key-value的键值对，所以模型会有两种：

1. 纯 key 模型，比如：

有一个英文词典，快速查找一个单词是否在词典中

快速查找某个名字在不在通讯录中

2. Key-Value 模型，比如：

统计文件中每个单词出现的次数，统计结果是每个单词都有与其对应的次数：<单词，单词出现的次数>

而Map中存储的就是key-value的键值对，Set中只存储了Key。

Map

说明

Map是一个接口类，不能直接实例化，该类并不继承自Cllection，它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元素，并且Key一定是唯一的，不能重复。

Map.Entry<k,v>

Map.Entry 是Map内部实现的用来存放键值对映射关系的内部类，该内部类中主要提供了的获取，value的设置以及Key的比较方式。

Map.Entry的主要作用就是将key和value组合起来方便之后打印

//注意：Map.Entry并没有提供设置Key的方法

Map的常用方法

Map是一个接口，不能直接实例化对象，如果要实例化对象只能实例化其实现类TreeMap或者HashMap
Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的
在Map中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，但是value可以为空
Map中的Key可以全部分离出来，存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)。
Map中的value可以全部分离出来，存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)。
Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再来进行重新插入。
Map中不能存储重复的Key如果存入的Key在Map里有则会覆盖掉原来的Key和value

TreeMap的使用

TreeMap的底层是一颗搜索树，搜索树的插入需要通过key来比较大小的如下图案例：

我们再来思考一下，既然插入是通过key来比较的那么是不是就意味着，key一定是可以比较的，所以当key是自定义类型时一定要注意，key要可比较。

key的值不能是null

TreeMap的遍历

TreeMap的遍历分为调用keySet()方法遍历和entrySet()方法遍历两种：

keySet()：

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("a",1);map.put("c",3);map.put("d",4);map.put("b",2);//在TreeMap的遍历中我们可以通过key利用get方法找到value//keySet()，的作用是返回所有 key 的不重复集合//所以set的泛型与key的数据类型一致，在本代码中为String类型Set<String> set = map.keySet();//返回所有map中的key存入Set集合中//set就是一个存放map中的key的集合//接下来利用forEach遍历//String为set中元素的类型，str里存的就是map里key的值//所以可以通过str找到valuefor (String str:set) {//通过map.get(str)来获得map里每一个key所对应的value值Integer a = map.get(str);//根据str的值找到对应的value存入a中System.out.println("key:" + str +"  "+ "val:" + a);}System.out.println(map);

运行结果

entrySet()：

 Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();//存放数据map.put("a",1);map.put("c",3);map.put("d",4);map.put("b",2);//当我们调用entrySet()时，Set的泛型类型应与Map.Entry的类型一致，即<String,Integer>//<String,Integer>就是<k,v>键值对Set<Map.Entry<String,Integer>> set = map.entrySet();//返回所有map中的 key-value 映射关系//存储在set中，set就是<String,Integer>的集合(<a,1>,<b,2>,<c,3>,<d,4>)//之后通过forEnch遍历//Map.Entry<String,Integer>就是set里元素的类型//m就是map里的每一个键值对<String,Integer>for (Map.Entry<String,Integer> m :set) {//因为m就是map里的每一个键值对<String,Integer>//所以直接输出m也可以//也可以利用get.Value和get.Key进行打印System.out.println(m);}

//hashmap会在之后的博客中讲到

Set

Set与Map主要的不同有两点：

Set是继承自Collection的接口类
Set中只存储了Key

Set的常用方法：

注意：

Set是继承自Collection的一个接口类
Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一
Set的底层是使用Map来实现的，其使用key与Object的一个默认对象作为键值对插入到Map中的
Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重
实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet，还有一个LinkedHashSet，LinkedHashSet是在HashSet的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
Set中的Key不能修改，如果要修改，先将原来的删除掉，然后再重新插入
Set中不能插入null的key
因为Set中的元素是不可重复的，所以Set一般用作去重

TreeSet

TreeSet里的元素是不可重复的，如下例子

那么为什么TreeSet里的元素不可被重复呢？其时TreeSet的底层是一个TreeMap，它的key值是你add的对象的类型，value值是一个默认的Object对象，而TreeMap的key值是不可被重复的

我们再来看看这个例子：

class Student implements Comparable<Student>{public String name;public Integer age;public Integer high;public Student(String name, Integer age, Integer high) {this.name = name;this.age = age;this.high = high;}@Overridepublic int compareTo(Student o){return -1;}public String toString(){return "name: " + this.name + " age: " + this.age + " high: " + this.high;}}

 Set<Student> set = new TreeSet<>();set.add(new Student("zhangsan",12,150));set.add(new Student("zhangsan",12,150));set.add(new Student("lisi",22,180));set.add(new Student("wangwu",32,178));for(Student student:set){System.out.println(student);}

怎么回事？不是说不能有重复元素吗，这里怎么输出了两个重复元素，其这只是我们认为的相同元素，编译器可不这样认为，我们并没有完全重写compareTo方法，编译器是通过比较他们存储的内存地址来比较他们是否不同，所以在编译器看来它们都是不同的元素。所以如果我们要想不让我们输出的数据重复，需要重写compareTo方法

接下来我们按照年龄比较：